DE29507913U1

DE29507913U1 - Impact and drilling device

Info

Publication number: DE29507913U1
Application number: DE29507913U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2005-05-18
Also published as: DE9407900U1

Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Schlag- und Bohrvorrichtung mit einem Bohrkopf, die mittels Druckflüssigkeit, insbesondere Wasser unter Hochdruck betrieben wird und einen äußeren rückwärtigen, mit einer Zufuhrleitung versehenen, ruhenden Teil, sowie einen inneren, am vorderen Ende beweglichen Teil aufweist,
10The invention relates to a percussion and drilling device with a drill head, which is operated by means of hydraulic fluid, in particular water under high pressure and has an outer rear, stationary part provided with a supply line, and an inner part that is movable at the front end,
10

- mit einem Steuermittel zur Steuerung einer Hin- und Herbewegung des beweglichen Teils, das' seinerseits auf das Steuermittel rückwirkt,- with a control means for controlling a reciprocating movement of the movable part, which in turn reacts on the control means,

- mit am hinteren Ende des ruhenden Teils vorgesehenen Rückstoßdüsen,- with recoil nozzles provided at the rear end of the stationary part,

- wobei der bewegliche Teil zur Ausbildung eines Hubmotors einen Kolben umfaßt, der zwei Druckschultern aufweist, die unterschiedliche Flächengrößen zeigen und jeweils einem Zylinderraum zugeordnet sind, wodurch die Hin- und Herbewegung erzeugbar ist und dieser Hin- und Herbewegung des Kolbens zusätzlich eine Drehbewegung zumindest eines Teils des Kolbens überlagerbar ist. 25- whereby the movable part for forming a lifting motor comprises a piston which has two pressure shoulders, which have different surface sizes and are each assigned to a cylinder chamber, whereby the back and forth movement can be generated and this back and forth movement of the piston can additionally be superimposed with a rotary movement of at least a part of the piston. 25

Eine derartige Schlag- und Bohrvorrichtung ist aus der EP-PS 0 047 944 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die Schlag- und Drehbewegung des Bohrkopfes durch einen hydraulisch gesteuerten Hubkolben bewirkt, wobei mittels im Inneren der Vorrichtung angeordneter Umlenkglieder aus der Hubbewegung eine Drehbewegung des Bohrkopfes abgeleitet wird. Eine Hubbewegung ist daher für eine Drehbewegung immer erforderlich.Such a percussion and drilling device is known from EP-PS 0 047 944. In this device, the percussion and rotary movement of the drill head is caused by a hydraulically controlled reciprocating piston, whereby a rotary movement of the drill head is derived from the reciprocating movement by means of deflection elements arranged inside the device. A reciprocating movement is therefore always required for a rotary movement.

Zur Erzielung leistungsstarker Schlagbohrwirkungen können beide Antriebseinheiten von der Druckflüssigkeit gemeinsam beaufschlagt werden. Diese Schlagbohrwirkung wird vorteilhaft gegen harte, spröde Ablagerungen eingesetzt, wobei eineTo achieve powerful impact drilling effects, both drive units can be pressurized by the hydraulic fluid together. This impact drilling effect is used advantageously against hard, brittle deposits, whereby a

schnelle Schlagfolge mit einer niedrigen Drehzahl kombiniert wird, um den Verschleiß der Bohrschneiden gering zu halten. Wird jedoch ein Einsatz der Schlagbohrvorrichtung gegen weiche und/oder elastische Ablagerungen in Rohren oder gegen Kunststoff notwendig, ist eine hohe Drehzahl des Bohrkopfs ohne Schlagwirkung vorteilhafter.A fast impact sequence is combined with a low speed to keep wear on the drill bits to a minimum. However, if the impact drilling device needs to be used against soft and/or elastic deposits in pipes or against plastic, a high speed of the drill head without impact effect is more advantageous.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schlag- und Bohrvorrichtung der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Betrieb der Vorrichtung der Art der Ablagerung anpassbar ist.It is therefore an object of the invention to improve a percussion and drilling device of the known type in such a way that the operation of the device can be adapted to the type of deposit.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daßThe solution to the problem is that

der Kolben einen Hubkolben und einen mit dem Hubkolben drehbar und axial starr verbundenen Schlagkolben umfaßt,the piston comprises a reciprocating piston and a percussion piston rotatably and axially rigidly connected to the reciprocating piston,

- die Schlag- und Bohrvorrichtung einen Drehmotor zur Erzeugung der Drehbewegung des Schlagkolbens umfaßt,- the impact and drilling device comprises a rotary motor for generating the rotary movement of the impact piston,

- der Drehmotor mittels einer Feststellvorrichtung unabhängig vom Antrieb des Hubmotors blockierbar ist und- the rotary motor can be locked by means of a locking device independently of the drive of the lifting motor and

der Hubmotor mittels einer weiteren Feststellvorrichtung unabhängig vom Antrieb des Drehmotors blockierbar ist. 25the lifting motor can be blocked using an additional locking device independently of the drive of the rotary motor. 25

Durch die eine Feststelleinrichtung kann die Steuerung des Hubmotors blockiert und somit die Schlagwirkung der Vorrichtung ausgesetzt werden.The locking device can be used to block the control of the lifting motor and thus suspend the impact effect of the device.

0 Ebenso kann durch die andere Feststelleinrichtung die Drehbewegung des Drehmotors blockiert werden, wobei die Bewegung des Hubmotors hiervon unberührt bleibt.0 The other locking device can also be used to block the rotary movement of the rotary motor, whereby the movement of the lifting motor remains unaffected.

Aufgrund dieser beiden voneinander unabhängig einsetzbaren Antriebsarten kann die Schlag- und Bohrvorrichtung für verschiedene abzutragende Materialien eingesetzt werden.Due to these two independently usable drive types, the impact and drilling device can be used for different materials to be removed.

Im übrigen bedient sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bekannter Praktiken zur Reinigung von Rohren und Kanälen mit Hilfe eines Schlag- und Bohrwerkzeugs am vorderen Ende der Vorrichtung, deren Wirkung durch den Austritt von Flüssigkeit unter hohem Druck unterstützt werden kann und deren Antrieb mit Hilfe eines Gestänges oder mit Hilfe von Rückstoßdüsen am hinteren Ende der Vorrichtung erfolgt.Furthermore, the device according to the invention uses known practices for cleaning pipes and channels with the aid of a percussion and drilling tool at the front end of the device, the effect of which can be supported by the discharge of liquid under high pressure and which is driven by means of a rod or by means of repulse nozzles at the rear end of the device.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained in more detail below and is shown in the drawings.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schlag- und Bohrvorrichtung, Fig. 1 a longitudinal section through a percussion and drilling device,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schlag- und Bohrvorrichtung entlang einer Linie II - II gemäß Fig. 1, gegenüber Fig. 1 in verkleinertem Maßstab,Fig. 2 a cross-section through the impact and drilling device along a line II - II according to Fig. 1, compared to Fig. 1 on a reduced scale,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schlag- und Bohrvorrich-Fig. 3 a cross section through the impact and drilling device

0 tung entlang einer Linie III -III gemäß Fig. 1, ge0 direction along a line III -III according to Fig. 1,

genüber Fig. 1 in verkleinertem Maßstab.compared to Fig. 1 on a reduced scale.

Die erfindungsgemäße Schlag- und Bohrvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ruhenden Gehäuseteil 1. Hierin sind ein Drehmotor 16 und ein Hubmotor 56 angeordnet, wobei sich der Drehmotor 16 im vorderen Teil, der Hubmotor 56 im hinteren Teil der Schlag- und Bohrvorrichtung befindet.The impact and drilling device according to the invention consists essentially of a stationary housing part 1. A rotary motor 16 and a lifting motor 56 are arranged therein, with the rotary motor 16 being located in the front part and the lifting motor 56 in the rear part of the impact and drilling device.

Am hinteren Teil der Schlag- und Bohrvorrichtung ist am Gehäu-0 seteil 1 ein Deckel 2 vorgesehen, an dem eine Zufuhrleitung 3At the rear part of the impact and drilling device, a cover 2 is provided on the housing part 1, to which a supply line 3

für die Druckflüssigkeit angeordnet ist. Das Innere der Zufuhrleitung 3 steht mit einem Raum 4 fluidmäßig in Verbindung, wobei an den Raum 4 Rückstoßdüsen 5 anschließen, die zum Vortrieb der Schlag- und Bohrvorrichtung genutzt werden. 35for the pressure fluid. The interior of the supply line 3 is in fluid communication with a chamber 4, with recoil nozzles 5 connected to the chamber 4, which are used to propel the impact and drilling device. 35

Der überwiegende Teil der Druckflüssigkeit gelangt aus dem Raum 4 in eine Öffnung 6 eines Steuerventils 7 und von hierThe majority of the pressure fluid flows from the chamber 4 into an opening 6 of a control valve 7 and from here

aus in eine Öffnung 8 eines Ventilsitzes 9 in den Innenraum eines Schlagkolbens 10 mit einem Bohrkopf 40.into an opening 8 of a valve seat 9 into the interior of a percussion piston 10 with a drilling head 40.

Das Steuerventil 7 ist an seinem, dem Ventilsitz 9 zugewandten Ende wulstartig ausgebildet.The control valve 7 is bead-like at its end facing the valve seat 9.

In einer Stellung ist das Ende des Steuerventils 7 vom Ventilsitz 9 unter Bildung eines Ventilspalts 35 beabstandet.In one position, the end of the control valve 7 is spaced from the valve seat 9 to form a valve gap 35.

In einer anderen Stellung liegt das wulstartige Ende des Steuerventils 7 an dem Ende des Ventilsitzes 9 an.In another position, the bead-like end of the control valve 7 rests against the end of the valve seat 9.

Vom Inneren des Schlagkolbens 10 wird die Druckflüssigkeit über eine Bohrung 11 in einen Zylinderraum -12 geführt, der konstant mit Druckflüssigkeit gefüllt bleibt.From the inside of the percussion piston 10, the hydraulic fluid is guided via a bore 11 into a cylinder chamber -12, which remains constantly filled with hydraulic fluid.

Über ein Gewinde ist der Ventilsitz 9 mit einem den Ventilsitz 9 und das Steuerventil 7 umschließenden und mit mehreren Bohrungen durchsetzten Vorsteuerschieber 15 verbunden. 20The valve seat 9 is connected via a thread to a pilot spool 15 which surrounds the valve seat 9 and the control valve 7 and has several holes through it. 20

Auf der dem Schlagkolben 10 zugewandten vorderen Seite des Vorsteuerschiebers 15 ist an dessen ümfangsflache ein Hubkolben 13 vorgesehen.On the front side of the pilot spool 15 facing the percussion piston 10, a lifting piston 13 is provided on its peripheral surface.

Der Hubkolben 13 weist eine kleine Druckschulter 44 und eine im Vergleich zur kleinen Druckschulter 44 flächenmäßig größere Druckschulter 14 auf, die der kleinen Druckschulter 44 gegenüberliegt .The reciprocating piston 13 has a small pressure shoulder 44 and a pressure shoulder 14 which is larger in area than the small pressure shoulder 44 and which is opposite the small pressure shoulder 44.

0 Der Hubkolben 13 ist über einen Ring 41 mit dem Schlagkolben 10 derartig verbunden, daß der Schlagkolben 10 in Hubrichtung mitnehmbar, jedoch in Drehrichtung gegenüber dem Hubkolben abgekoppelbar ist.0 The lifting piston 13 is connected to the percussion piston 10 via a ring 41 in such a way that the percussion piston 10 can be moved in the lifting direction, but can be decoupled from the lifting piston in the direction of rotation.

An seinem dem Schlagkolben 10 abgewandten Ende weist der Vorsteuerschieber 15 unter anderem radial nach außen hin verlaufende Bohrungen 30, 37, 38 auf, wobei eine Feststellvorrich-At its end facing away from the percussion piston 10, the pilot slide 15 has, among other things, radially outwardly extending bores 30, 37, 38, with a locking device

tung 26, die an dem Gehäuseteil 1 angebracht ist, mindestens teilweise in die Bohrung 3 0 bei gewünschter Arretierung der Hubbewegung eindringen kann.device 26, which is attached to the housing part 1, can at least partially penetrate into the bore 3 0 when the lifting movement is to be locked.

Vorzugsweise besteht die Feststellvorrichtung 26 aus einer Schraube.Preferably, the locking device 26 consists of a screw.

Durch die Feststellvorrichtung 26 wird eine Hin- und Herbewegung des Vorsteuerschiebers 15 und somit des Hubkolbens 13 unterbunden.The locking device 26 prevents the pilot spool 15 and thus the piston 13 from moving back and forth.

Der Drehmotor 16 ist am vorderen Ende des Gehäuseteils 1 angeordnet und wird von dem als Werkzeugträger ausgebildeten Schaft des Schlagkolbens 10 durchdrungen. 15The rotary motor 16 is arranged at the front end of the housing part 1 and is penetrated by the shaft of the impact piston 10, which is designed as a tool carrier. 15

Eine vorteilhafte Ausführung einer solchen, bisher beschriebenen Anordnung ist in Fig. 1 aufgeführt.An advantageous embodiment of such an arrangement described so far is shown in Fig. 1.

Der Schaft des Schlagkolbens 10 durchdringt den Drehkolben 17 des Drehmotors 16 in der Weise, daß über mit Kugeln 18 gefüllte Längsnuten 19 die Drehbewegung des Drehkolbens 17 auf den Schaft des Schlagkolbens 10 übertragen wird, ohne die Hubbewegung des Schlagkolbens 10 zu behindern.The shaft of the percussion piston 10 penetrates the rotary piston 17 of the rotary motor 16 in such a way that the rotary movement of the rotary piston 17 is transmitted to the shaft of the percussion piston 10 via longitudinal grooves 19 filled with balls 18, without hindering the stroke movement of the percussion piston 10.

Dabei umfaßt der Drehmotor 16, der als Vielzellenmotor, Innenzahnradmotor oder ähnliches ausgebildet sein kann, im wesentlichen den Drehkolben 17, der radial regelmäßig voneinander beabstandete und verschiebbar gelagerte Lamellen 47 aufweist. Die Lamellen 47 schließen mit dem äußeren umfang des Drehkol-0 bens 17 und der Innenwand eines Ringelements 49 Kammern 48 ein, deren Volumina während eines Umlaufs des Drehmotors 16 variieren.The rotary motor 16, which can be designed as a multi-cell motor, internal gear motor or similar, essentially comprises the rotary piston 17, which has slats 47 that are radially regularly spaced from one another and are mounted so that they can move. The slats 47, together with the outer circumference of the rotary piston 17 and the inner wall of a ring element 49, enclose chambers 48, the volumes of which vary during one revolution of the rotary motor 16.

Im oberen Teil des Drehmotors 16 befinden sich Einlaßöffnungen 20 zum Füllen der Kammern 48 mit Druckflüssigkeit.In the upper part of the rotary motor 16 there are inlet openings 20 for filling the chambers 48 with hydraulic fluid.

Dem oberen Teil entgegengesetzt am unteren Ende des DrehmotorsOpposite the upper part at the lower end of the rotary motor

16 befinden sich Auslaßbohrungen 21, die fluidmäßig mit einem den Drehmotor 16 umgebenden Ringraum 22 in Verbindung stehen. Der Ringraum 22 selbst steht über eine Öffnung 23 mit der Umgebung in Verbindung.
5 16 there are outlet bores 21 which are in fluid communication with an annular space 22 surrounding the rotary motor 16. The annular space 22 itself is in communication with the environment via an opening 23.
5

Der Drehkolben 17 weist an mindestens einer Stelle zwischen den Lamellen 47 eine Nut 25 auf, in die eine im Gehäuseteil 1 geführte Feststellvorrichtung 24 eindringen kann.The rotary piston 17 has a groove 25 at at least one point between the lamellae 47, into which a locking device 24 guided in the housing part 1 can penetrate.

Die Feststellvorrichtung 24 besteht vorzugsweise aus einer Schraube.The locking device 24 preferably consists of a screw.

Durch die Feststellvorrichtung 24 wird eine Drehbewegung des Drehmotors 16 unterbunden, ohne die Hubbewegung des Schlagkolbens IO zu behindern.The locking device 24 prevents a rotary movement of the rotary motor 16 without hindering the stroke movement of the impact piston IO.

Funktionsweise: Functionality :

Die Blockierung des Vorsteuerschiebers 15 erfolgt, wie in Fig. 1 gezeigt, in seiner vorderen Endlage, beispielsweise durch Eindrehen einer Stellschraube in eine Nut oder Bohrung des Vorsteuerschiebers.The pilot spool 15 is blocked, as shown in Fig. 1, in its front end position, for example by screwing an adjusting screw into a groove or bore of the pilot spool.

5 In dieser Stellung ist eine Zulaufbohrung 27 im Schiebergehäuse 28, die den Innenraum 29 des Steuerventils 7 mit Druckflüssigkeit versorgt, verschlossen, während gleichzeitig dieser Innenraum 29 über die Bohrungen 30, 31, den Ringraum 32 und die Bohrung 33 entlüftet wird und somit drucklos ist.5 In this position, an inlet bore 27 in the slide housing 28, which supplies the interior 29 of the control valve 7 with hydraulic fluid, is closed, while at the same time this interior 29 is vented via the bores 30, 31, the annular space 32 and the bore 33 and is thus depressurized.

Hierdurch wird das Steuerventil 7 infolge des aus dem Raum 4 auf die Ventilringfläche 34 wirkenden hydraulischen Drucks in Richtung auf den Ventilsitz 9 gedrückt. Damit ist der Ventilspalt 3 5 geschlossen, und der weitere Spalt 3 6 oberhalb des wulstartigen Endes des Steuerventils 7 weit geöffnet.As a result, the control valve 7 is pressed in the direction of the valve seat 9 as a result of the hydraulic pressure acting from the chamber 4 onto the valve ring surface 34. The valve gap 35 is thus closed and the further gap 36 above the bead-like end of the control valve 7 is wide open.

Die Druckschulter 14 des Hubkolbens 13 wird nun drucklos, daThe pressure shoulder 14 of the piston 13 is now depressurized, since

die dort anstehende Druckflüssigkeit über die Bohrung 37, den Spalt 3 6 und die Bohrungen 38, 3 9 in den Ringraum 22 und über die Bohrung 23 ins Freie gelangen kann.the pressure fluid present there can flow through the bore 37, the gap 36 and the bores 38, 39 into the annular space 22 and through the bore 23 into the open air.

Durch den im Zylinderraum 12 konstant anstehenden Druck wird der Hubkolben 13 weggedrückt und in einer Endstellung festgehalten. Der Schlagkolben 10 wird dadurch und durch die Feststellvorrichtung 26 an einer Hubbewegung gehindert, während dessen Drehbewegung weiterläuft.
10The constant pressure in the cylinder chamber 12 pushes the lifting piston 13 away and holds it in an end position. The impact piston 10 is thereby prevented from making a lifting movement by the locking device 26, while its rotary movement continues.
10

Die durch die Hubkolben-Arretierung eingesparte Druckflüssigkeit wird zusätzlich dem Drehmotor 16 zugeführt, wodurch dessen Drehgeschwindigkeit entsprechend erhöht wird.The hydraulic fluid saved by the piston locking mechanism is additionally supplied to the rotary motor 16, thereby increasing its rotation speed accordingly.

Ebenso wird die durch die Drehkolben-Arretierung des Drehmotors 16 freigesetzte Druckflüssigkeit nur für den Hubkolben eingesetzt, wodurch Meißel- oder Rammarbeiten vorteilhaft ausgeführt werden können.Likewise, the pressure fluid released by the rotary piston lock of the rotary motor 16 is only used for the reciprocating piston, whereby chiseling or ramming work can be carried out advantageously.

Claims

Expectations

1. Impact and drilling device with a drill head, which is operated by means of pressurized fluid, in particular water under high pressure, and has an outer rear, stationary part provided with a supply line, and an inner part that is movable at the front end,

- with a control means for controlling a reciprocating movement of the movable part, which in turn reacts on the control means,

- with recoil nozzles provided at the rear end of the stationary part,

- wherein the movable part for forming a lifting motor comprises a piston which has two pressure shoulders, which have different surface sizes and are each assigned to a cylinder chamber, whereby the back and forth movement can be generated, and this back and forth movement of the piston can additionally be superimposed with a rotary movement of at least a part of the piston,

characterized in that

- the piston comprises a lifting piston (13) and a percussion piston (10) which is rotatably and axially rigidly connected to the lifting piston (13),

- the impact and drilling device comprises a rotary motor (16) for generating the rotary movement of the impact piston (10),

- the rotary motor (16) is blocked by means of a locking device (24) independently of the drive of the lifting motor (56)

cash and

- the lifting motor (56) can be blocked by means of a further locking device (26) independently of the drive of the rotary motor (16).

2. Impact and drilling device according to claim 1, characterized in that the impact piston (10) and the lifting piston (13) are at least partially pushed into one another in the region of a projection on the impact piston (10).

3. Impact and drilling device according to claim 1 or 2, characterized in that the further locking device (26) is arranged in a slide housing (28) of the lifting motor

(56) is designed and arranged such that it can be inserted in a form-fitting manner at least partially into a bore (30) provided on the side of a pilot slide (15).

4. Impact and drilling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impact piston (10) is completely surrounded in its circumference by the rotary piston (17) of the rotary motor (16).

5. Impact and drilling device according to claim 4, characterized

characterized in that balls (18) distributed over the circumference of the percussion piston (10) are provided for mounting the rotary piston (17).

6. Impact and drilling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that radially displaceably mounted lamellae (47) are provided on the outer circumference of the rotary piston (17) of the rotary motor (16) and are distributed at uniform intervals and form chambers (48).

7. Impact and drilling device according to one of claims 1

to 6, characterized in that inlet bores (20) are in fluid communication with one cylinder chamber (12), which on the other hand are in fluid communication with a part of the chambers (4 8) of the rotary motor (16).

8. Impact and drilling device according to one of claims 6 or 7, characterized in that outlet bores (21) are provided on the side opposite the inlet bores (20) in the housing (46) of the rotary motor (16).

9. Impact and drilling device according to claim 8, characterized in that the outlet bores (21) are in fluid communication on the one hand with the chambers (48) of the rotary motor (16) and on the other hand with an annular space (22) running around the circumference of the housing (46).

10. Impact and drilling device according to claim 9, characterized in that the annular space (22) is provided with an opening

(23) is fluidly connected.

11. Impact and drilling device according to one of claims 1 to 10, characterized in that for the displacement of the impact piston (10) in one direction, the pressure shoulder

(44) of the reciprocating piston (13) from which one cylinder chamber (12) can be pressurized with hydraulic fluid.

12. Impact and drilling device according to one of claims 1 to 11, characterized in that for the displacement of the impact piston (10) in the other direction, the further pressure shoulder (14) of the lifting piston (13) can be acted upon with pressure fluid from the other cylinder chamber (45).

13. Impact and drilling device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the pressure fluid is supplied through a supply line (3) on a rear cover

(1) of the impact and drilling device into a chamber (4) can be fed under high pressure and from the chamber (4) into the control valve (7) and at the end of the control valve (7) when the control valve (7) is in a position, can be guided through a valve gap (35).

14. Impact and drilling device according to claim 13, characterized in that in another position of the control valve (7) the valve gap (35) rests against a valve seat (9) arranged in the extension of the longitudinal extent of the control valve (7) and firmly connected to the pilot slide (15).

15. Impact and drilling device according to claim 14, characterized in that the valve seat (9) within the pilot slide (15) is adjustable via a threaded connection.

IS. Impact and drilling device according to one of claims 13 or 14, characterized in that the control valve (7) has a bead on its side facing the valve seat (9) which is designed such that it closes or opens a gap (3 6) between the control valve (7) and the pilot slide (15).
25